關(guān)于燒結(jié)配料優(yōu)化的認(rèn)識

詹衛(wèi)華

【摘 要】 概述了鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)性能，指出以鐵礦粉燒結(jié)性能為基礎(chǔ)，建立綜合全面的燒結(jié)配礦系統(tǒng)達(dá)到燒結(jié)優(yōu)化配礦的目的。應(yīng)充分利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對歷史的配礦數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型，對新配礦數(shù)據(jù)按照燒結(jié)礦技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測，從而指導(dǎo)并調(diào)整配礦比例。

【關(guān)鍵詞】 鐵礦粉 燒結(jié)基礎(chǔ)性能 優(yōu)化配礦 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

目前我國高爐的爐料結(jié)構(gòu)是以高堿度燒結(jié)礦為主，配以適量的酸性球團(tuán)礦和少量塊礦。燒結(jié)礦的質(zhì)量直接影響著高爐生產(chǎn)的順行和生鐵質(zhì)量。但是，隨著燒結(jié)礦用量的增大，優(yōu)質(zhì)的鐵礦粉資源越來越少。尤其是近年來，各鋼鐵企業(yè)使用的低品位復(fù)雜鐵礦粉和外礦粉量呈上升趨勢。復(fù)雜的鐵礦資源給生產(chǎn)帶來了一定的麻煩，礦粉怎么搭配最經(jīng)濟(jì)，效果最理想是亟待解決的問題。在這種情況下燒結(jié)配礦研究顯得尤為重要。合理的配礦方案能有效降低成本，改善燒結(jié)礦質(zhì)量，降低能源和資源消耗?；诖?，本文分析了鐵精粉的燒結(jié)基礎(chǔ)性能和燒結(jié)配礦的研究現(xiàn)狀，提出了以鐵精粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能為基礎(chǔ)，建立燒結(jié)優(yōu)化配礦專家系統(tǒng)。

1 鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能

長期以來，人們多用鐵礦粉的常溫性能來考察鐵礦粉對燒結(jié)礦性能的影響。研究表明，燒結(jié)礦的性能不僅與礦粉的常溫性能有關(guān)，還與礦粉的高溫性能，即燒結(jié)基礎(chǔ)性能有非常密切的關(guān)系。鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)性能是指鐵礦石在燒結(jié)過程中呈現(xiàn)出的自身的物理性質(zhì)，是評價鐵礦粉對燒結(jié)礦各種冶金性能影響的基本指標(biāo)，為改善燒結(jié)礦質(zhì)量提供了依據(jù)。它主要包括同化性、液相流動性、黏結(jié)相強(qiáng)度和鐵酸鈣生成能力。

1.1 鐵礦粉的同化性

鐵礦粉的同化性是指鐵礦石在燒結(jié)過程中液相的生成能力。通過對鐵礦粉同化性的研究分析可知，礦粉同化性受下列因素的影響：第一，鐵礦石的常溫物理特性，包括鐵礦粉的孔隙率、結(jié)晶水含量、礦物形貌等。這些物理性質(zhì)都是影響礦粉與CaO反應(yīng)的傳質(zhì)因素，孔隙率大，鐵礦粉與CaO的反應(yīng)界面大，反應(yīng)就容易發(fā)生，而且礦石中的結(jié)晶水分解增加了氣孔率，使反應(yīng)更容易發(fā)生，孔隙率和結(jié)晶水含量與同化性正相關(guān)。第二，鐵礦石的化學(xué)成分。鐵礦石中SiO2易與CaO反應(yīng)，SiO2含量的增加對同化性的提高起促進(jìn)作用，但隨著含量的增加會影響Fe2O3與CaO的反應(yīng)，所以SiO2含量的變化與同化性的線性關(guān)系不太明顯。礦石中的Al2O3促進(jìn)復(fù)合鐵酸鈣的生成，而且Al2O3能增加液相表面張力，促進(jìn)氧離子擴(kuò)散，有利于鐵氧化物的氧化，使鐵礦粉的同化性增強(qiáng)。礦石中的MgO反應(yīng)形成高熔點的物質(zhì)影響礦石的同化性，MgO含量越高礦石的同化性越弱。

1.2 鐵礦粉的液相流動性

鐵礦粉的液相流動性是指礦粉與CaO反應(yīng)生成的液相的流動能力，表征了黏結(jié)相的有效黏結(jié)范圍。礦粉的液相流動性直接影響著液相對周圍物料的黏結(jié)程度，進(jìn)而影響燒結(jié)礦的成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。溫度、堿度和結(jié)晶水含量都是影響液相流動性的因素。隨著溫度的升高，液相的過熱度增加使液相的黏度隨之下降，液相流動性增強(qiáng)，不同鐵礦石隨溫度的改變液相流動性變化程度也不相同。鐵礦石中的結(jié)晶水在分解過程中殘留于液相中的氣孔會直接影響液相的黏度。分析表明，化學(xué)成分對液相流動性的影響程度為：SiO2>MgO>CaO>Al2O3，SiO2與液相流動性正相關(guān)，MgO、CaO和Al2O3與液相流動性負(fù)相關(guān)。

1.3 黏結(jié)相強(qiáng)度

鐵礦粉的黏結(jié)相強(qiáng)度是指鐵礦粉在燒結(jié)過程中形成的液相黏結(jié)其周圍礦粉的能力。黏結(jié)相強(qiáng)度的高低直接影響燒結(jié)礦的成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。研究表明，鐵礦粉的黏結(jié)相強(qiáng)度受堿度的影響比較大，而且不同鐵礦粉受堿度變化的影響程度也不同；黏結(jié)相強(qiáng)度還受鐵礦粉中結(jié)晶水含量和自身礦物組成的影響，鐵礦粉中的結(jié)晶水在分解的過程中使黏結(jié)相中氣孔增加，黏結(jié)相中的氣孔會使黏結(jié)相產(chǎn)生縫隙和內(nèi)裂，從而影響?zhàn)そY(jié)相強(qiáng)度；當(dāng)黏結(jié)相中復(fù)合鐵酸鈣含量較高時一般有較好的黏結(jié)相強(qiáng)度。

1.4 鐵酸鈣的生成能力

鐵礦粉的鐵酸鈣生成特性是指在燒結(jié)過程中復(fù)合鐵酸鈣的生成能力，通常在一定的堿度、溫度和燒結(jié)氣氛下對鐵酸鈣生成能力進(jìn)行測定。在保證強(qiáng)度的同時燒結(jié)礦還應(yīng)具備較強(qiáng)的還原性，鐵酸鈣是影響燒結(jié)礦還原性的主要因素。鐵礦粉的鐵酸鈣生成特性受焙燒溫度、焙燒氣氛、堿度、鐵礦石的自身性質(zhì)和致密性等因素的影響，這些影響因素之間是互相影響、互相作用的。

2 燒結(jié)配礦

鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響很大，以燒結(jié)基礎(chǔ)性能為基礎(chǔ)配礦的重要性已日益凸顯。但目前人們多是針對鐵礦粉基礎(chǔ)特性對燒結(jié)配礦進(jìn)行定性的指導(dǎo)，以鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能為基礎(chǔ)的燒結(jié)配礦模型研究并不多。建議充分利用鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能的研究成果和燒結(jié)配礦數(shù)學(xué)模型建立綜合全面的燒結(jié)配礦系統(tǒng)。

燒結(jié)配礦模型分為優(yōu)化配礦模型和預(yù)報模型兩部分。優(yōu)化配礦多用線性規(guī)劃和遺傳算法建立模型。預(yù)報模型多用數(shù)據(jù)分析法建模。兩部分相鋪相成，優(yōu)化配礦離不開前期數(shù)據(jù)的收集分析，而數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確預(yù)報要以線性規(guī)劃為基礎(chǔ)。因此要解決好燒結(jié)配礦問題，應(yīng)以鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能為基礎(chǔ)，將這兩部分合理有效地應(yīng)用起來。

新鋼公司燒結(jié)廠的原料主要有鐵精粉、巴西粉、印度粉、返礦、石灰、焦粉、煤粉、白云石粉、污泥、鋼渣、鐵屑、國內(nèi)粗精粉等組成，種類較多，數(shù)量較大，物理化學(xué)性能差異也較大。為了使燒結(jié)礦的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，并符合高爐冶煉的要求，必須把不同成分的各種原料按一定比例混合起來形成混勻料，再添加一定比例的輔料進(jìn)行配料，使其達(dá)到一定的性能指標(biāo)。由于礦粉及輔料的種類較多，以及礦粉之間的相互作用和交叉影響比較嚴(yán)重，使燒結(jié)礦的質(zhì)量控制變得十分復(fù)雜。如何優(yōu)化配料既保證燒結(jié)礦質(zhì)量又能實現(xiàn)效益最大化具有重要的意義。

3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

目前，各企業(yè)普遍采用計算機(jī)信息技術(shù)進(jìn)行管理和運(yùn)營，使企業(yè)收集、存儲、處理數(shù)據(jù)的能力大大提高。這些“海量”的數(shù)據(jù)對于企業(yè)來說無異于1個巨大的寶庫，其實質(zhì)是企業(yè)經(jīng)驗的積累，當(dāng)積累到一定程度時，必然會反映出一定的規(guī)律。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、統(tǒng)計技術(shù)、人工智能技術(shù)、神經(jīng)計算技術(shù)和模式識別技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、處理、分析、綜合和解析，以及從這些數(shù)據(jù)中挖掘出規(guī)律的一門綜合學(xué)科。根據(jù)燒結(jié)廠的生產(chǎn)實際情況，在不同的礦粉種類、不同成分的配礦比例的數(shù)據(jù)中，尋找哪些配礦比例實例能最終生產(chǎn)出合格的燒結(jié)礦，而哪些配礦比例實例最終生產(chǎn)出不合格的燒結(jié)礦，所有這些數(shù)據(jù)建立起知識庫，隨著時間的推移，經(jīng)過知識庫不斷地增大和更新，就為降低燒結(jié)成本和提高燒結(jié)礦質(zhì)量提供有力的保障，從而為企業(yè)創(chuàng)造利潤。

4 結(jié)語

鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響很大，充分利用鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能的研究成果建立綜合全面的燒結(jié)配礦系統(tǒng)。

在優(yōu)化燒結(jié)配礦系統(tǒng)的過程中，應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的優(yōu)越性。endprint